Product configuration e Design automation

Descrizione

Oggigiorno, gli strumenti di configurazione sono ampiamente utilizzati nei contesti dell’ingegneria industriale. Tutti questi strumenti di configurazione di prodotto/sistema sono classificati come Knowledge Based Systems (KBS).  Molti di questi strumenti sono anche in grado di generare modelli CAD di assiemi partendo da modelli parametrici e pre-configurati. Questa seconda attività viene generalmente chiamata con il termine di Design Automation.
Sebbene molti di questi strumenti commerciali siano basati su un approccio di definizione di regole del tipo Rule-Based Design (RBD), l’attività di ricerca proposta mira a generare soluzioni personalizzate per supportare la configurazione sia di prodotti a catalogo che di “nuove” architetture. L'uso di programmi RBD contribuisce a ridurre il tempo ciclo in progettazione, tuttavia presenta dei limiti nella soluzione di problemi “aperti”, in cui può essere utile l’interazione con algoritmi di ottimizzazione. La figura seguente mostra uno degli approcci di progettazione studiati e sperimentati nel contesto dell’Engineering-To-Order (ETO) per l’integrazione di strumenti di ottimizzazione nella configurazione di strutture complesse. 
 

In generale, l’attività di ricerca studia i metodi per ridurre i tempi ed i costi in fase di progettazione di prodotto, con particolare attenzione alla fase dell’Embodiment Design. In questo contesto si stanno analizzando e sperimentando anche tecniche di soluzione basate su Constraint Satisfaction Problem (CSP). 
La fase di analisi CSP, basata sulla risoluzione dei vincoli di progettazione, viene proposta per ridurre il numero di soluzioni da analizzare sia in configurazione di prodotto che poi nelle simulazioni per l’ottimizzazione dei parametri di progetto. Come evidenziato nell’immagine successiva, il modello CSP è un risolutore di regole che può valutare diverse configurazioni parametriche in pochi secondi, senza necessità di interfacciarsi con solutori numerici. Quindi, l'uso di modelli CSP analizza lo spazio delle soluzioni, risolvendo equazioni vincolari analitiche, e restituisce in output un set di soluzioni che sono le possibili configurazioni del problema.

 

Il flusso del processo di progettazione continua con l’ottimizzazione delle soluzioni trovate per la definizione della configurazione finale. Questa fase può essere supportata da strumenti di calcolo numerici. La scelta della configurazione finale, nel caso particolare di configurazioni “aperte”, è spesso legata all’analisi del fronte di Pareto. A completamento del flusso di progettazione si studiano e si sperimentano anche soluzioni di Design Automation per la generazione automatica dei modelli CAD parametrici e delle distinte di prodotto (BOM) a partire dai risultati ottenuti in fase di configurazione.

Laboratori

Le attività di ricerca vengono svolte nel laboratorio di Virtual Prototyping

Pubblicazioni
  1. P. Cicconi, R. Raffaeli, M. Marchionne, and M. Germani, “A model-based simulation approach to support the product configuration and optimization of gas turbine ducts,” Computer-Aided Design and Applications, vol. 15, no. 6, pp. 807–818, Apr. 2018.
  2. M. Nardelli, P. Cicconi, R. Raffaeli, and M. Germani, “SUPPORTING DESIGN TASKS THROUGH CONSTRAINT SATISFACTION TOOLS,” Proceedings of the DESIGN 2018 15th International Design Conference, 2018.
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Gruppo di lavoro